专利名称：一种实时同步数据的巡检仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于计算机及电子技术领域，具体涉及一种运用于工业现场管理的物理数据测量、采集、监视和发送仪器。
背景技术：
在工业现场管理活动中，巡检、监测和分析生产设备运行状态，是管理作业的基本任务。现代规模化工厂的现场管理，除了应用各种在线监测系统管理和集中控制管理以外， 还普遍采用专用巡检装备辅助操作人员进行现场巡视作业，这些专用巡检装备主要是用来实时测量、采集、记录和监视生产设备的运行状态参数，然后再将检测或记录的数据(包括状态参数、时间、地点、人员等相关信息)发送到计算机信息管理平台(系统服务器)进行存储、统计、显示、分析等计算处理，其计算处理结果将作为控制和管理的决策依据。目前，工业现场中大量运行的生产设备，主要是通过直观的物理现象反映其运行状态，如设备(或部位)的轴承温度、机械振动、压力、液位、外观等，而对这些现象进行数学量化、计算分析和实时(及时)响应，正是现场控制与管理技术中迫切需要解决的问题。常规的巡检作业形式如下操作人员根据不同任务需要，选择携带测温仪、测振仪和工业PDA等一种或数种装备进入现场作业。作业时，分别通过不同装备测量温度、振动等参数，或者记录压力、液位计量值和现场直观映像描述，并将测量、记录的参数和信息通过直读方式显示，或者保存在仪器内置的存储单元中(有一部分装备具有该项功能)，待操作人员返回控制室(值班室) 后，通过上述装备的USB端口(或红外通信端口)实现信息传输，或者直接取读SD卡记录，将数据备份到采集工作站(计算机终端)中，再由工作站向局域网(WLAN)环境下的信息管理平台同步数据。到目前为止，虽然能够通过仪器实现物理现象的识别和数字化转换，并且将转换后的数据记录保存甚至传送到采集工作站的应用技术已经成熟，但是所有操作都是基于将过程分步实施实现的，关联环节较多，操作流程复杂。尤其是，所有需要发送到信息管理平台的数据，都需要通过手动连接的方式操作，并且必须在巡检作业结束之后才能实现。虽然，这对于时效要求不高的常规应用不会成为缺陷，但是对于需要实时监控的现场则不能满足需求，形成了实时响应的技术壁垒。一直以来，采取功能模块集成的技术方法，将不同参数的测量、采集、记录和监视功能以及数据实时发送功能整合在一个操作环境下，使巡检作业更加安全、准确、高效和便捷便成为工业现场管理一项新的技术目标。
发明内容本实用新型提供一种实时同步数据的巡检仪。该巡检仪集测温、测振、手写(按键)输入、查询、存储、显示以及数据实时无线发送等功能于一体，采用便携式结构布局和低功耗电路。特别是，操作人员在现场巡检作业的全程数据，都能够通过Wi-Fi (Wireless Fidelity 一种基于IEEE 802. llb/a/g/n国际标准的无线局域网协议)发送，向信息管理平台实时同步数据。具体设计方案如下一种实时同步数据的巡检仪包括主控单元模块1、IXD显示屏2、触摸屏3、输入按键机构4、I/O接口 5、电源及管理模块6、数据采集A/D转换模块7、无线保真(Wi-Fi)通信模块8，以及射频识别(RFID)功能模块11、测温传感模块12和测振传感模块13 ；所述主控单元模块1是以32位RISC/400MHZ CPU为核心处理器的微型计算机应用系统，其输出端连接着IXD显示屏2，IXD显示屏2采用3.5’ QVGA 32位高分辨彩色模式；主控单元模块1的第一输入端为触摸屏3，触摸屏3是一种直观的触摸操作和手写输入外设机构；主控单元模块ι的第二输入端为输入按键机构4 ；主控单元模块1的第三输入端为I/O接口 5，I/O接口 5是巡检仪预留的外部通信物理端口 ；所述电源及管理模块6是由高性能的锂电池组和管理电路所构成，分别连接着主控单元模块1、数据采集A/D转换模块7和无线保真(Wi-Fi)通信模块8 ；所述数据采集A/D转换模块7是所述巡检仪的前端功能模块和测量模块与主控单元模块1的桥接电路装置，其关键部件是一个分时相应的A/D转换电路；所述数据采集A/ D转换模块7分别连接着射频识别(RFID)功能模块11、测温传感模块12和测振传感模块 13 ；所述射频识别(RFID)功能模块11是一个包括微型极化天线在内的电路集成化射
频读卡装置，所述测温传感模块12由红外线测温探头、红光瞄准器和光电控制电路所组成，所述测振传感模块13采用吸盘式速度振动传感和信号连接器，无线保真(Wi-Fi)通信模块8连接着主控单元模块1的内部总线接口。本实用新型以一个32位RISC CPU为主控系统核心部件，构架一个手持式移动计算平台，在一个嵌入式OS (Operating System操作系统)控制下实现数据处理和系统管理。 同时设计不同的UART (通用异步收发器)数据通信接口，分别连接基于计算平台的红外线测温模块、电子测振模块和Wi-Fi嵌入式协议固件等系统外设，并且在同一电源管理模式下运行。考虑到工业生产环境的特殊要求和巡检作业的工作特点，整机采用一体化的便携式外观与结构设计，具有防震、防水、耐高温、抗干扰等特性，同时使用大容量可置换式充电电池为内置电源，采用3. 5吋彩色显示屏/触摸屏和封闭式按键，人机界面直观、简洁，易于操作。需要说明的是，在本实用新型的应用现场，需要事先部署安装Wi-Fi路由热点AP (Access Point网络桥接点)，每个AP的覆盖半径约为100米，AP的数量根据现场管理范围确定。本实用新型的有益效果是，在工业现场进行巡检作业时，可以不必同时携带测温仪、测振仪、PDA以及纸质记录表单等多种装备。并且，巡检过程采集和记录的数据能够通过无线通信方式实时发送到信息管理平台。控制室(值班室)的值班人员不仅可以通过监视工作站(计算机终端)及时了解生产设备的运行状态，而且有利于对现场反馈信息作出最快
4的响应。
图1是本实用新型原理结构框图。图2是本实用新型的现场作业应用示意图。
具体实施方式
以下结合附图，通过实施例对本实用新型做进一步说明。实施例参见图1，本实用新型即具有实时同步数据功能的巡检仪为手持式整机。硬件部分包括主控单元模块1、IXD显示屏2、触摸屏3、输入按键4、I/O接口 5、电源及管理模块6、数据采集A/D转换模块7、Wi-Fi通信模块8，以及射频识别(RFID)功能模块11、测温传感模块12和测振传感模块13等构成。同时，结合硬件模块开发了一系列用于现场巡检、标签识别、人机对话、数据采集和记录、数据实时同步的操作控制软件。主控单元模块1是以32位RISC/400MHZ CPU为核心处理器的微型计算机应用系统。采用WinCE为操作系统，内置嵌入式数据库用于数据存储，系统内存为256MB RAM，可扩展存储为256MB Flash，支持SD卡，最大存储容量为2GB，其输出端连接着IXD显示屏2。IXD显示屏2采用3.5’ QVGA 32位高分辨彩色模式，在接口电路驱动下支持 320X240点阵显示，并具有背光效果，用于现场测量数据指示和操作控制信息的显示。主控单元模块1的第一输入端为触摸屏3，第二输入端为输入按键机构4，第三输入端为I/O接口 5 ；触摸屏3是一种直观的触摸操作和手写输入外设，与输入按键机构4的功能相互并行和兼容，作为人机对话的常用手段，支持中、英文和数字符号等输入。I/O接口 5是巡检仪预留的外部通信物理端口，包括多种通信协议固件和连接器， 支持USB和RS485标准。 电源及管理模块6分别连接着主控单元模块1、数据采集A/D转换模块7和无线保真(Wi-Fi )通信模块8 ；电源及管理模块6用于给整机系统和各个外设模块提供直流工作电源，是由高容量的锂电池组和管理电路所构成，具有电量检测、自动休眠、过载(过热)保护和充电维护等功能。数据采集A/D转换模块7是系统前端功能模块和测量模块与主控单元的桥接电路装置，其关键部件是一个分时响应的A/D转换电路，用于将前端探测或测量的模拟信号通过选频、调理、采样转变为数字信号输送到系统处理环节。无线保真(Wi-Fi)通信模块8连接着主控单元模块1的内部总线接口。无线保真 (Wi-Fi)通信模块8是一个系统化固件，采用基于IEEE 802. llb/a/g/n国际标准的无线局域网协议，能实现与目前市场上所有支持该协议的无线路由器进行自适应连接，系统软件自动检测无线网络信号，数据通信模块自动打开无线通信接口，将检测过程中采集和记录的数据打包，通过标准服务接口发送到局域网下的系统信息管理平台，从而实现数据实时传送。射频识别(RFID)功能模块11是一个包括微型极化天线在内的电路集成化射频读卡装置，采用FDX-B通信模式，载频为134. 2kHz，通信协议为IS011784/11785，内置高灵敏数据信号接收电路及基波激励信号输出电路。测温传感模块12由红外线测温探头、红光瞄准器和光电控制电路所组成，本实用新型采用内置式精密型红外测温传感器组件，具有较高的距离比，直接测量设备表面温度参数，测量周期小于10ms，测量误差小于士0. 5°C。测振传感模块13采用吸盘式速度振动传感和信号连接器，通过16位高速数据采集卡进行振动数据采集，最高采集频率为200kS/s，可实现IOM采样点的连续采集和处理。 采集的数据通过实时计算和分析，可以显示被检测设备的时域波形和频谱曲线。本实用新型需要在一个特定的系统环境中应用，并且按照一定的规则和流程作业，具体操作过程如下参见图2，操作人员14在现场巡检作业时，携带巡检仪16采集运行设备15的状态数据。打开巡检仪16的系统开关进入巡检操作界面，首先进行RFID标签的射频感应识别定位，定位操作成功后，系统记录定位人员和到达时间，然后根据检测项目和任务类型，启动仪器的测温、测振等功能操作。测温时，将测温点通过红光瞄准方式定位，仪器显示该点表面温度，同时启动测温操作采集数据。测振时，将振动测量传感器磁座吸附在轴承座上，启动测振操作采集振动数据，仪器对振动数据进行计算和分析，并直接显示振动波形和频谱， 同时保存采样点原始数据和分析数据。也可以操作仪器(按键或触摸屏)记录设备运转数据 (油位、压力等)；或者根据现场观察判断，进行现场工况和缺陷记录，如检测数据超过阀值， 自动提示测点数据异常。巡检点的数据采集完成后，启用数据同步操作，巡检仪16自动搜寻无线网络并打开无线通信接口，将所采集的数据打包后实时发送到无线路由热点17，并通过无线路由热点17的标准服务接口上载到局域网主干18，然后链接到系统服务器20，经系统架构的信息管理平台处理后，在监视工作站19上实时显示运行设备15的现场状态数据。本实用新型所配置的应用操作软件除提供数据通信、测温、测振、RFID读卡等操作功能外，还具有对巡检作业过程中检测点其它信息的采集、数据越限异常判断、数据记录存储及查询等信息处理和管理功能。
权利要求1. 一种实时同步数据的巡检仪，包括主控单元模块(1)、IXD显示屏(2)、触摸屏(3)、输入按键机构(4)、I/O接口(5)、电源及管理模块(6)、数据采集A/D转换模块(7)、无线保真通信模块(8)，以及射频识别功能模块(11)、测温传感模块(12)和测振传感模块(13)，其特征在于所述主控单元模块(1)是以32位RISC/400MHZ CPU为核心处理器的微型计算机应用系统，其输出端连接着IXD显示屏(2)，IXD显示屏(2)采用3.5’ QVGA 32位高分辨彩色模式；主控单元模块(1)的第一输入端为触摸屏(3)，触摸屏(3)是一种直观的触摸操作和手写输入外设机构；主控单元模块(1)的第二输入端为输入按键机构(4)；主控单元模块(1)的第三输入端为I/O接口(5)，I/O接口(5)是巡检仪预留的外部通信物理端口；所述电源及管理模块(6)是由高性能的锂电池组和管理电路所构成，分别连接着主控单元模块(1)、数据采集A/D转换模块(7 )和无线保真通信模块(8 )；所述数据采集A/D转换模块(7)是所述巡检仪的前端功能模块和测量模块与主控单元模块(1)的桥接电路装置，其关键部件是一个分时相应的A/D转换电路；所述数据采集 A/D转换模块(7)分别连接着射频识别功能模块(11)、测温传感模块(12)和测振传感模块 (13)；所述射频识别功能模块(11)是一个包括微型极化天线在内的电路集成化射频读卡装置，所述测温传感模块(12)由红外线测温探头、红光瞄准器和光电控制电路所组成， 所述测振传感模块(13)采用吸盘式速度振动传感和信号连接器， 无线保真通信模块(8)连接着主控单元模块(1)的内部总线接口。
专利摘要本实用新型提供一种实时同步数据的巡检仪，该巡检仪包括主控单元模块、LCD显示屏、触摸屏、输入按键机构、I/O接口、电源及管理模块、数据采集A/D转换模块、无线保真(Wi-Fi)通信模块，以及射频识别(RFID)功能模块、测温传感模块和测振传感模块。集测温、测振、手写(按键)输入、查询、存储、显示以及数据实时无线发送等功能于一体，能够基于IEEE802.11b/a/g/n国际标准的无线局域网协议，通过Wi-Fi无线通信方式连接企业局域网，将在现场巡检作业所采集和记录的数据，通过专用的数据通信模块，打包实时发送到信息管理平台，控制室(值班室)的值班人员不仅可以通过监视工作站(计算机终端)及时了解生产设备的运行状态，而且有利于对现场反馈信息作出最快的响应。
文档编号G07C3/00GK202018682SQ20112011721
公开日2011年10月26日 申请日期2011年4月20日 优先权日2011年4月20日
发明者何兵兵, 石海春 申请人:吴艾久